電力電子系統(tǒng)的組成

電力電子系統(tǒng)是由主電路和控制電路組成的。

主電路中的電壓和電流一般都較大，而控制電路的元器件只能承受較小的電壓和電流。

因此在主電路和控制電路連接的路徑上，如驅(qū)動電路與主電路的連接處，或者驅(qū)動電路與控制信號的連接處，以及主電路與檢測電路的連接處，一般需要進行電氣隔離，而通過其它手段如光、磁等來傳遞耦合。

由于主電路中往往有電壓和電流的過沖，而電力電子器件一般比主電路中普通的元器件要昂貴，但承受過電壓和過電流的能力卻要差一些。

因此，在主電路和控制電路中附加一些保護電路，以保證電力電子器件和整個電力電子系統(tǒng)正常可靠運行，也往往是非常必要的。

器件一般有三個端子（或稱極），其中兩個聯(lián)結(jié)在主電路中，而第三端被稱為控制端（或控制極）。器件通斷是通過在其控制端和一個主電路端子之間加一定的信號來控制的，這個主電路端子是驅(qū)動電路和主電路的公共端，一般是主電路電流流出器件的端子。

電力電子技術(shù)的應用

在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用

在電力系統(tǒng)中，包括發(fā)電環(huán)節(jié)在內(nèi)的多種設備，是將來應用該技術(shù)的主要環(huán)節(jié)，主要是進行改善和應用這些設備。

（1）大型發(fā)電機的靜止勵磁具有安全性高、結(jié)構(gòu)簡單和成本廉價等優(yōu)點，其控制靜止勵磁是采用的閘管整流并自勵方式，此方式在各行業(yè)的大電力系統(tǒng)得到廣泛采用。因為勵磁機的中間慣性部分被去掉了，所以具備快速性調(diào)節(jié)性能，可以產(chǎn)生良好控制效果和充分發(fā)揮其性能。

（2）風力和水力發(fā)電機的變速恒頻勵磁。用水力進行發(fā)電的有效功率基本是由水頭壓力和流量決定的。在水頭變化較大時，機組最優(yōu)的轉(zhuǎn)速也會跟著發(fā)生變化。風力發(fā)電的有效功率主要是和風速的三次方有關(guān)系，是正比關(guān)系，風車捕捉最大風能的轉(zhuǎn)速隨風速而變化。要使機組變速運行，取得最大的有效功率，可以通過改變轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、輸出的頻率恒定。該應用的核心技術(shù)主要是變頻電源。

在節(jié)電方面的應用

（1）變負荷電動機調(diào)速運行。電動機節(jié)電主要是表現(xiàn)在兩個方面：一個是電動機本身挖掘節(jié)電潛力;另一個是通過變負荷電動機的調(diào)速技術(shù)。只有將二者結(jié)合起來，才使得電動機節(jié)電方面變得較完善。交流調(diào)速目前在礦山和冶金等行業(yè)的電力系統(tǒng)中應用較為廣泛。

（2）減少無功損耗，提高功率因數(shù)。在電氣設備中，其器具包括變壓器在內(nèi)的主要設備都是屬于感性負載。他們在運行時，不但消耗電氣設備的有功功率，還消耗它的無功功率。無功電源和有功電源是一樣的，是用來保證電能質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。所以，當電氣設備中的無用功的容量比較小時，應該增裝無功補償設備，從而使得設備功率因數(shù)得到很大的提高。

在輸電環(huán)節(jié)中的應用

（1）通信用高頻開關(guān)電源。通信業(yè)的進步和飛速發(fā)展，在很大程度上推動了通信電源的高速發(fā)展。在通信技術(shù)中，一次電源通常為整流器，而二次電源為直流—直流變換器。在通信設備中，電源電壓不同，集成電路的種類也多;因此，在通信供電系統(tǒng)中，從中間母線電壓，將變換成所需的各種各樣的直流電壓，這樣才可以減小損耗，能較為方便的增加和安裝設備。

（2）直流-直流（DC/DC）變換器。DC/DC變換器是一個將固定的直流電壓轉(zhuǎn)換成可以變動的直流電壓，在地鐵列車和無軌電車無級變速的控制上該技術(shù)已經(jīng)成功的應用了，同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應的性能。將直流斬波器用來代替變阻器，可以節(jié)約電能達到30%左右，效果很好。直流斬波器不僅可以起到能夠調(diào)節(jié)電壓的作用（如開關(guān)電源），而且還可以對電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲進行有效地控制和抑制，使調(diào)節(jié)和控制效果取得了明顯的進步。

（3）直流輸電技術(shù)。直流輸電、輕型直流輸電技術(shù)具有很多優(yōu)點：有較大的輸電容量，能靈活的進行調(diào)節(jié)和控制，并且穩(wěn)定性能極好等。同時，電壓直流輸電所具有的的獨特優(yōu)勢是：可以利用海底電纜輸電;并能進行遠距離輸電;還可以將不同頻率系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)。在上個世紀七十年代，電力電子技術(shù)正式應用在直流輸電上，起源于世界上第一個晶閘管換流器的誕生。從那往后，在生產(chǎn)實踐中所用到的`直流輸電工程基本上都是用的晶閘管換流閥。

在配電環(huán)節(jié)中的應用

目前，能否進行可靠性供電，到底如何進行加強和提高電能質(zhì)量，是現(xiàn)在配電系統(tǒng)中所需要迫切解決的問題，要抑制各種瞬態(tài)的波動和干擾才可以使電能質(zhì)量得到控制，同時還要滿足頻率和諧波以及電壓的不對稱度的要求。用戶電力技術(shù)（DFACTS）是在柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）的各項技術(shù)成熟以后，在此基礎上發(fā)展起來的，并能對電能質(zhì)量進行控制的一項新技術(shù);它是現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)中的主要應用。由于DFACTS設備其原理、結(jié)構(gòu)、功能與FACTS比較相似，根據(jù)市場的需求，其使用范圍會逐漸廣泛，再加上電力電子器件價格越來越廉價，可以預計DFACTS設備產(chǎn)品將快速進入一個高速發(fā)展的階段。

改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和發(fā)展機電一體化等新興產(chǎn)業(yè)

根據(jù)世界上較為發(fā)達的國家進行的預測和判斷，今后將有百分之九十以上的電能需要利用電力電子技術(shù)進行處理之后，才可以進行使用。電力電子技術(shù)與百分之九十五的現(xiàn)代的工業(yè)以及各種民用的機電設備有很大的關(guān)系。特別指出的是，電力電子技術(shù)是一個用弱電來控制強電的載體，同樣也是計算機技術(shù)與機電設備之間進行接口的重要瓶頸。該技術(shù)可以為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)將來采用微電子技術(shù)創(chuàng)造有利的條件和強大的技術(shù)支持，還可以為將來充分發(fā)揮計算機技術(shù)的優(yōu)勢奠定強有力的技術(shù)條件和基礎。